Dispositivo e principio di funzionamento di una caldaia per il riscaldamento a idrogeno

I principi dell'energia alternativa stanno guadagnando sempre più l'attenzione dei consumatori. In molti modi, ciò è facilitato dalla crescita delle tariffe per le fonti energetiche tradizionali e da interruzioni periodiche nel mercato dei servizi.

In queste circostanze, la caldaia per il riscaldamento a idrogeno è considerata uno dei più promettenti tipi di dispositivi che funzionano con carburanti rinnovabili, che è il gas H₂.

Prima di decidere di acquistare una tale unità, è necessario acquisire familiarità con il principio del suo funzionamento, per valutare i vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo dell'idrogeno come combustibile. Queste domande sono studiate da noi e esposte in dettaglio nell'articolo.

Inoltre, abbiamo delineato i parametri da tenere in considerazione nella scelta di una caldaia, ha fornito consigli sul funzionamento e preparato una panoramica dei migliori generatori di idrogeno fabbricati in fabbrica. Gli appassionati di unità di assemblaggio manuale manuale pratico a mano con le proprie mani.

Proprietà dell'idrogeno come combustibile

Come accennato in precedenza, il combustibile per tali aggregati è l'idrogeno, il gas più semplice in natura, che non ha colore e odore. Tra i suoi vantaggi vi è una grande quantità di calore che viene rilasciata durante la combustione di H₂ (121 MJ / kg, mentre il propano in fiamme produce solo 40 MJ / kg).

In condizioni normali, l'idrogeno brucia a una temperatura di + 2000 ° C, ma con l'aiuto di un catalizzatore può essere ridotto a + 300 ° C. Ciò rende possibile la produzione di caldaie da acciaio a basso costo e non da costosi metalli delle terre rare.

L'idrogeno non è tossico, il che garantisce la sicurezza del suo uso nella vita di tutti i giorni. Quando questa sostanza viene bruciata, viene prodotto vapore acqueo, che migliora il clima interno e non ha bisogno di camini.

Gli svantaggi includono l'aumento dell'esplosività dell'idrogeno, specialmente se miscelato con aria o ossigeno, che porta alla formazione di gas detonante.

Vantaggi e svantaggi delle caldaie a idrogeno

I punti di forza di tali dispositivi sono:

1. Completa compatibilità ambientale. I prodotti di decomposizione dell'acqua non danneggiano l'atmosfera, sono completamente sicuri per la salute di persone e animali domestici.
2. Alta efficienzache può raggiungere il 96%. Questo è significativamente più alto dell'efficienza di diesel, gas naturale o carbone.
3. Salvataggio di risorse naturali a causa dell'applicazione fonti di energia alternative.
4. Prezzo basso calorie derivate. Per tali dispositivi abbastanza acqua e un po 'di elettricità.

Allo stesso tempo, tali dispositivi hanno punti deboli.

Tra gli svantaggi dovrebbero includere le seguenti sfumature:

1. Servizio esigente. Per il massimo livello di output H₂, è necessario sostituire le piastre di metallo ogni anno. Oltre a sostituire gli elettrodi, è necessario aggiungere regolarmente un catalizzatore per produrre la quantità di energia pianificata. La frequenza di questa procedura dipende dalla potenza e dalle caratteristiche di un particolare modello.
2. Alto costo - L'impostazione di fabbrica costerà non meno di 35-40 mila rubli.
3. Pericolo di esplosione con crescente pressione normalizzata nella caldaia.
4. Mancanza di cilindri a idrogeno - sono raramente trovati in vendita.
5. Scelta limitata. Dal momento che tali riscaldatori non sono molto comuni nel mercato russo, non è sempre possibile trovare rapidamente un modello adatto e trovare specialisti competenti per l'installazione e la riparazione attrezzature.
6. La necessità di fornire comunicazioni. Per il funzionamento del dispositivo, è necessario disporre di una connessione permanente all'alimentazione per l'attuazione della reazione di elettrolisi, nonché della sorgente d'acqua, il cui flusso dipende dalla potenza del dispositivo.

È necessario menzionare che i produttori prestano grande attenzione alle nuove tecnologie, cercano di migliorare le caldaie a idrogeno, eliminando o minimizzando gli svantaggi.

Il principio di funzionamento dell'unità di riscaldamento

Grazie alla sua attività H₂ Non si trova nella sua forma pura in natura, ma è sufficiente isolarlo semplicemente dall'acqua ordinaria per elettrolisi, mentre viene rilasciato anche l'ossigeno gassoso.

Perché il riscaldatore funzioni, devi prima ottenere H₂. Ciò avviene in un compartimento speciale designato per il verificarsi di una reazione simile. Il liquido viene versato nel contenitore in cui sono immerse le piastre di metallo.

Vengono forniti con corrente elettrica di purezza selezionata, sotto l'influenza di cui H viene rilasciato.₂ e oh₂così come un sottoprodotto - vapore acqueo.

La miscela risultante viene fatta passare attraverso un dispositivo speciale - un separatore chimico, con il quale è possibile isolare l'idrogeno, separandolo dalle altre impurità. Il gas purificato viene alimentato al bruciatore, sul quale è installata la valvola.

Previene il movimento di H₂ nell'altra direzione che impedisce un'esplosione. In questo caso, l'ossigeno e il vapore acqueo attraverso un altro sistema cadrà in un contenitore speciale.

Successivamente, il gas idrogeno passa attraverso l'unità di protezione ed entra nella camera di combustione. Qui reagisce con il gas in presenza di un catalizzatore, a seguito del quale viene generato calore, che attraverso lo scambiatore di calore entra nel sistema di riscaldamento della casa.

Il vapore acqueo rilasciato nella camera viene restituito tramite un canale dedicato al serbatoio dell'elettrolito, quindi utilizzando il processo di ricircolo.

La regolazione della potenza viene effettuata utilizzando canali appositamente attrezzati, il cui numero può raggiungere sei. All'interno di ciascuno di questi dispositivi è contenuto un catalizzatore, in modo che all'avvio venga avviato il processo di generazione del calore.

Il flusso di gas, riscaldato a una temperatura di 40 ° C, inizia a spostarsi verso lo scambiatore di calore situato nella camera di combustione.

A causa delle strutture separate, i canali possono agire indipendentemente l'uno dall'altro, il che consente di includere solo una parte di essi.

I modelli moderni sono inoltre dotati di vari dispositivi, ad esempio indicatori del livello dell'acqua e sensori pressione, che consente loro di lavorare in modalità automatica e rispondere urgentemente a imprevisti situazioni.

Componenti di una pianta a idrogeno

Il sistema di dispositivi per il riscaldamento, funzionante su idrogeno, è abbastanza semplice.

calderone, nel ruolo di uno scambiatore di calore, è l'elemento principale in cui avviene la produzione di idrogeno.

Elettrolizzatore - la parte principale attiva della caldaia, dove avviene la reazione elettrolitica, portando alla decomposizione dell'acqua in H₂ e oh₂. L'elemento è un serbatoio pieno d'acqua, nel quale sono collocati elettrodi metallici, che hanno la massima conduttività della corrente.

I fili sono collegati alle piastre con cui viene effettuata l'alimentazione elettrica.

bruciatore - un dispositivo che contribuisce al riscaldamento del liquido di raffreddamento nell'impianto di riscaldamento. Si trova nella camera di combustione, una scintilla viene fornita per accenderlo.

Valvola del bruciatore - Una parte speciale situata nella parte superiore del dispositivo. Grazie a questo dettaglio H₂, salendo in cima, supera facilmente la barriera inaccessibile ad altre sostanze rilasciate ed entra direttamente nel bruciatore.

conduttura - comunicazioni che partono dall'unità e sono utilizzate per fornire calore a tutte le aree della casa. Per uso legatura tubi di riscaldamento con un diametro di 25-32 mm. Durante la posa seguire la regola fondamentale: il diametro di ogni ramificazione successiva deve essere inferiore al precedente.

Criteri di selezione del generatore

Al momento di decidere di acquistare una tale tecnica, è importante prestare attenzione ai seguenti criteri.

potere. Nei dispositivi moderni, il valore di questo indicatore può variare considerevolmente, il che consente di scegliere l'opzione migliore per una piccola casa e per un edificio di due o tre piani.

Numero di contorni. Sui dispositivi che funzionano sull'idrogeno, di solito viene installato un circuito di riscaldamento. In alcuni modelli viene inoltre fornita un'ulteriore installazione del secondo circuito (di riscaldamento).

Livello di consumo energetico. La tecnologia odierna ci consente di ottenere prestazioni termiche eccellenti quando si utilizza un minimo di elettricità. Il consumo di energia di vari tipi di generatori varia da 1,2 a 3 kW per 1 ora.

Il basso consumo energetico è ottenuto grazie al fatto che la caldaia a idrogeno non funziona in modo continuo, ma solo per mantenere una certa temperatura nella stanza.

Fonte di energia. Tutti i tipi di generatori di idrogeno possono essere suddivisi in due grandi categorie: una è alimentata a gas e l'altra a elettricità.

fabbricante. È preferibile preferire produttori affermati (Italia, USA). È necessario aver paura dei prodotti di bassa qualità offerti da imprese discutibili a prezzi estremamente bassi.

Suggerimenti per il funzionamento della caldaia

Per migliorare la funzionalità dell'unità, è importante attenersi alle istruzioni allegate. È possibile migliorare il funzionamento del dispositivo aggiungendo ulteriori dettagli (con la presente, le regole di sicurezza dovrebbero essere rigorosamente rispettate).

È possibile installare speciali sensori all'interno dello scambiatore di calore per monitorare l'aumento del riscaldamento dell'acqua, nonché integrare il design del bruciatore con valvole di arresto.

Basta collegarlo direttamente a sensore di temperaturain modo che la caldaia si spenga automaticamente non appena il riscaldamento raggiunge il set point.

È anche utile installare un dispositivo per il raffreddamento normalizzato della caldaia.

Nel caso di conformità con gli standard di funzionamento dell'unità, lavorando su idrogeno, servirà più di una dozzina di anni. Sebbene il periodo di garanzia di tali dispositivi sia di 15 anni, nella pratica possono funzionare bene per 20-30 anni.

La riparazione di tali dispositivi non sarà difficile per un master esperto, poiché il concetto di una caldaia a idrogeno non è molto diverso dagli analoghi che funzionano con altri tipi di carburante.

Top 5 generatori di idrogeno fabbricati in fabbrica

La prima azienda che ha prodotto e brevettato la tecnologia per la produzione di una caldaia a idrogeno è stata la società italiana. Giacomini. Si è specializzata in dispositivi basati su metodi ecologici di produzione di energia: pompe geotermiche, pannelli solari e altri.

Attualmente, questi modelli sono fabbricati da società americane, cinesi, europee, tuttavia, la loro gamma non è troppo ampia rispetto alle caldaie che operano in altri tipi di carburante.

I migliori modelli di fabbrica di sistemi a idrogeno

Tra i modelli più popolari notiamo:

1. MegaTank100 - generatore, alimentato da energia elettrica dalla rete. Ha un affidabile sistema multi-livello di protezione contro il surriscaldamento e il corto circuito, che garantisce un lavoro sicuro e produttivo. Il costo del modello dipende dalla sua configurazione.
2. STAR-2000 - Un'unità costosa (> 200.000 rubli) ha eccellenti caratteristiche tecniche. Nonostante il fatto che questo generatore consuma un minimo di energia, è in grado di riscaldare una stanza di 251-300 metri quadrati.
3. Kingkar - Un apparecchio a rete con eccellenti proprietà di lavoro. Il costo del modello è piuttosto alto - circa 100 mila rubli, ma è rimborsato dal consumo energetico economico.
4. H2-2 - Attrezzatura italiana di classe speciale ad un prezzo elevato (circa 250.000 rubli). permettendo di riscaldare l'aria in ampi spazi (da 300 m³ e sopra) con un consumo elettrico minimo.
5. Energia libera - Dispositivi di alta qualità a un costo democratico compreso tra 15 e 35 mila rubli (il prezzo dipende dalla potenza e da altre caratteristiche). Dotato di un'unità di controllo che automatizza molti processi, controllo di tensione e pressione multi-livello del sensore.

Ci sono anche altri modelli in diverse categorie di prezzo.

Come fare una caldaia da soli

I generatori di riscaldamento hanno un design piuttosto semplice. Con un livello di abilità noto, puoi assemblare il dispositivo da soli. Allo stesso tempo, a causa della esplosività della miscela di idrogeno, tale lavoro richiede responsabilità straordinarie, conoscenza dell'ingegneria della sicurezza e esperienza di installazione di tali dispositivi.

Il processo di creazione della tua caldaia a idrogeno può essere suddiviso in più fasi.

Passo 1 – disegno e preparazione dei materiali. Innanzitutto, progetti simili dovrebbero essere trovati su Internet al fine di sviluppare sulla base di un dispositivo in grado di soddisfare tutte le condizioni e le possibilità.

È necessario calcolare con precisione tutti gli indicatori e, soprattutto, la potenza richiesta, nonché decidere i materiali che verranno utilizzati per fabbricare la caldaia. L'opzione migliore è considerata leghe ferromagnetiche, ma è abbastanza adatta capacità, fatta di acciaio inossidabile.

Sebbene un generatore di idrogeno possa avere diversi disegni, i seguenti dettagli rimangono gli stessi:

• Fonte di alimentazione a 12 volt;
• serbatoio dove verrà localizzata la struttura;
• Regolatore PWM con una capacità di almeno 30 A;
• diversi tubi di diverso diametro, realizzati in acciaio, acciaio inossidabile;
• lamiera di acciaio;
• seghetto;
• bruciatore a gas - Meglio pronto, acquistato nel negozio.

Passaggio 2 – produzione di elettroliti. Per la produzione di lastre, che saranno dotate di un elettrolizzatore, è necessario prendere un foglio di acciaio di medio spessore. Usando le forbici per metallo, un seghetto o un altro strumento, viene tagliato in strisce uguali nella quantità di 18 o più pezzi (il numero deve essere necessariamente pari).

Dal paese inverso in ciascuno di essi è necessario praticare dei fori per i bulloni che saranno necessari per mantenere completamente stazionari questi elementi nell'elettrolito.

Tutte le piastre sono suddivise in anodi e catodi, a seconda di questa divisione, i fili sono collegati a loro, rispettivamente, trasmettendo cariche positive e negative.

L'uso della corrente continua è più efficace rispetto all'uso di corrente alternata. Come fonte, è meglio usare un generatore di tipo PWM.

Passo numero 3 – assemblaggio di celle. Il miglior materiale per la fabbricazione di questo elemento è l'acciaio inossidabile. Una solida costruzione di forma rettangolare o quadrata viene saldata dal metallo, dopo di che viene versata acqua o una miscela di H.₂O con il catalizzatore e anche le piastre preparate con i conduttori collegati.

Passaggio 4 – connessione del bruciatore. Un bruciatore è montato nella parte superiore del dispositivo: è preferibile utilizzare il modello di acquisto, che può essere acquistato in un negozio specializzato.

Passo numero 5 – installazione e connessione di un separatoreche è necessario per la separazione dell'idrogeno dalla miscela di gas.

Alla fine, viene posato un tubo su cui H₂ salirà al bruciatore e collegherà anche gli elementi che rimuovono il calore e lo distribuiscono in tutta la casa.

Quale acqua è migliore? Semplice o distillata?

Una delle domande che i proprietari delle caldaie ad idrogeno spesso chiedono riguarda l'acqua utilizzata per azionare i dispositivi.

Secondo gli esperti, la migliore fabbrica di prestazioni o dispositivi fatti in casa dimostrano quando si lavora acqua distillata, a cui viene aggiunto molto poco idrossido di sodio (per 10 litri di H2O - una tabella cucchiaio).

Tuttavia, la caldaia a idrogeno può funzionare con successo sull'acqua del rubinetto, la cosa principale è che non contiene sali di metalli pesanti.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Nel video qui sotto, vedrai una panoramica del modello di una caldaia a gas funzionante con idrogeno, prodotta dalla famosa azienda coreana DAEWOO.

Non è senza ragione che l'idrogeno è chiamato il carburante del futuro: questo gas può diventare una risorsa quasi illimitata di carburante economico ed ecologico che può essere utilizzato in diverse installazioni.

Una caldaia alimentata a idrogeno, prodotta in fabbrica o in modo indipendente, vi permetterà di creare un sistema di riscaldamento autonomo. Ciò contribuirà a ridurre in modo significativo i pagamenti in abitazioni e servizi comunali, decidere il mantenimento di una temperatura confortevole in salotti e locali di servizio.

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